基于Nafion膜改性的新型質(zhì)子交換膜的制備與表征.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池以氫氣或者甲醇作為燃料，通過電化學(xué)反應(yīng)將儲存在燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，能量密度高、環(huán)境友好，是一種很有前途的潔凈、高效的能源技術(shù)。質(zhì)子交換膜在燃料電池中起著傳導(dǎo)質(zhì)子以及阻隔反應(yīng)燃料和氧化劑的功能。目前廣泛應(yīng)用的全氟磺酸質(zhì)子交換膜由于成本高，工作溫度低，以及甲醇透過系數(shù)高等原因，限制了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文對Nafion膜的缺陷進(jìn)行改性，以提高Nafion膜的保水能力，改善Nafion膜的阻醇性能和降低成本為主要目標(biāo)，

2、研究和制備了多種新型復(fù)合膜。主要成果如下： ⑴采用摻雜親水無機(jī)物的方法改性Nafion膜，首次制備了Nafion/鈦酸鈉納米管復(fù)合膜和Nafion/皂土插層復(fù)合膜。SEM和XRD表明無機(jī)物在膜內(nèi)分布均勻，沒有發(fā)生團(tuán)聚。著重考察了復(fù)合膜的含水率隨溫度和無機(jī)物摻雜量的變化趨勢及含水率對質(zhì)子電導(dǎo)率的影響。實驗證實復(fù)合膜具有優(yōu)異的保水性能，含水率的升高改善了膜的導(dǎo)電性能，使復(fù)合膜在高溫下的電導(dǎo)率增幅明顯加大。 ⑵采用共混法制備了

3、Nafion/PVDF共混膜和Nafion/SPSF共混膜。著重考察了共混膜的甲醇透過系數(shù)隨溫度和聚合物摻雜量的變化趨勢及含水率和溶脹度等物化性能。利用隔膜擴(kuò)散法測定甲醇透過系數(shù)，結(jié)果表明PVDF和SPSF的加入顯著改善了共混膜的阻醇性能，與Nafion膜相比甲醇透過系數(shù)下降了約1個數(shù)量級。 ⑶制備了Nafion/Na2Ti307/H-PTFE復(fù)合膜和Nafion/CNFs復(fù)合膜。著重考察了復(fù)合膜的機(jī)械性能和質(zhì)子電導(dǎo)率。由于增強(qiáng)